热接口材料及其制造方法与应用该材料的电子装置制造方法及图纸

一种热接口材料及其制造方法与应用该材料的电子装置，该热接口材 料包含基质组分、及分布于该基质组分中的官能化碳纳米管组分。该基质 组分为有机硅高分子的粘滞性液体。该官能化碳纳米管组分包括多个分布 于该基质组分中，并具有结构式(I)的官能化碳纳米管， 其中，n为大于1的整数；Y为纳米级中空管状碳化合物；C-O为连接在该纳 米级中空管状碳化合物表面的官能团，X表示OR或NR′R″，且R为C1-C27烷 基，R′为氢或C1-C18烷基，R″为C1-C18烷基，借助于添加官能化碳纳米管， 使该热界面材料具有高导热效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热界面材料，特别是涉及一种具高导热效果的热接口 材料及其制造方法与应用该材料的电子装置。
技术介绍
随着电子组件的设计逐年縮小体积、及对散热效率要求逐渐提高，为 了使电子组件在通入电流的过程中所产生的热量能快速导出，以免影响正 常的运转效能，通常会在电子组件与一个供电子组件固定的基板间设置一 层热界面材料层，除了能够借助于该热接口材料层固定该电子组件外，也 能将该电子组件通入电流过程中所产生的热量导出至该基板上，以防止热 量屯积而减损电子组件的运作效能与使用寿命。对应目前电子装置所表现的强大运算功能与大量使用的组件，使得电 子装置在运转过程中更容易产生较多的热量，因此，导热效果的提升也成 为改善电子装置效能的重要课题。如中国台湾省第94144804、 94144805、 94128479及92108369等专利技术专利案所述的导热膏，即上述热接口材料在电子业界的俗称，是借助于将 多个高热传导系数的无机填充物粒子添加并散布在基体原料中所制得，其 中，无机填充物粒子是由诸如石墨、硼氮化合物、硅氧化合物、矶土、 银及其它导热金属等材质所制得的粒子，而基体原料通常是使用具有预定 粘度的聚硅烷，虽然上述的散热膏已普遍被使用在电子装置中，并可透过 分布于该基体中的导热粒子传导热量，而能提供预定的导热效果，但实际上仍存在有以下缺陷一、如果散热膏中所添加的高热传导系数粒子数量不够多时，则所述粒子较不易在该电子组件到该基板间形成易导热的相互连续接触状态，导 致部分热量无法顺利自该电子组件传导到该基板，而有导热系数过低与导 热效果较差的缺陷。二、 因电子装置与电子组件的小型化与薄型化，所涂布的热界面材料 层也要相对变薄，但现有导热膏中的导热粒子多为微米级大小，粒径过大， 导致最终涂布形成的热界面层厚度无法有效减少。三、 由于所述粒子多为高硬度的无机粉体材质，在涂敷至电子组件时， 所述粒子的坚硬表面可能会磨损刮伤电子组件，而相对具有润滑性较小的 缺点。四、 所述粒子与基体原料由于分属于无机与有机材质，导致二者的界 面吸附力不足，从而形成溢油现象，并具有吸附性较小的缺陷。为了解决一般无机粒子所制得的导热膏中的导热粒子粒径过大的问题，后来又开发出碳纳米导热膏，如中国台湾省第94115966与91137956 专利技术专利案所述，主要是以纳米等级的碳纳米纤维或碳纳米球取代前述的 无机导热粒子，以大幅降低分布在该基体原料中的导热粒子的粒径大小， 让填充纳米等级的导热材料可制备出极细致的导热膏，并能微量涂敷而制 得较薄的导热薄膜，且细微化的粒子可借助于均匀分散而形成细致的导热 网络，加上碳材料具有高度润滑性与化学惰性，能够避免影响硅油质量与 粘度，由此可解决前述无机导热粒子粒径过大所引发的导热效能较差、涂 布厚度较厚、及润滑性较小等问题，但在碳纳米与基体原料间仍存有界面 吸附力不足而产生溢油的问题，此外，碳纳米导热膏中的碳纳米纤维与碳 纳米球间仍不易形成均匀分布，这同样不易达到易导热的相互连续接触状 态，导致碳纳米导热膏的导热系数与导热效果仍然不佳。随着纳米科技的持续研究开发，有相关的研究结果提出，碳纳米管拥 有超高导热率的效果("Unusally High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes"， Physical Review Letters, vol. 84, No.20, pp.4613-4616(2000))、及 单根碳纳米管拥有超高导热率的测量结果("Thermal Transport Measurements of Individual Multiwalled Nanotubes"， Physical Review Letters, vol.87， No.21，pp.215502 1-4(2001))，根据测量结果显示单根碳纳米管在室温下的导热率可 达3000W/mK(瓦特/米 开尔文)以上。依研究数据推论，如果能将碳纳米 管应用至热界面材料将有助于提升导热率，因此，在美国专利7，186，020号 与7,301,232号中进一步披露了以碳纳米管取代前述无机导热粒子与碳纳米 所制备的热接口材料，虽然单根碳纳米管确实具有极佳的导热率，但在实 际使用时，填充有碳纳米管的导热膏所能表现的导热率只有0.3 2W/mK， 显示其中仍有很大的改善空间与需要再开发研究的地方。此外，目前使用 碳纳米管导热膏仍存在以下问题有待解决一、 由于碳纳米管与基体原料间仍有界面吸附力不足的问题，因此， 仍无法提高碳纳米管在基体原料中的添加量，使导热膏整体的导热效果仍 然不佳。二、 基于碳纳米管与基体原料间界面吸附力不足，同样会产生溢油问 题，而使该导热膏具有吸附性较差的缺点。三、 分散在该基休原料中的各个碳纳米管间的吸附力弱，使管与管间 的接触性低，导致在该电子组件与该基板间不易形成易导热的相互连续接 触状态，无法有效改善与提升该导热膏的整体导热效果。为了提高碳纳米管与基体原料的接触性、及碳纳米管与碳纳米管间的 接触性，以再提升实际应用时的导热效果，进一步的研究指出对碳纳米管 进行改质，形成官能化的碳纳米管，应该可以改善界面吸附力，并增加碳 纳米管与基体原料、及碳纳米管与碳纳米管间的吸附力与接触性，因此， 在美国专利7,296,576号、7,285，591号、7，279,247号、7，244,407号、7，241，496 号、7,211,364号、6，卯5,667号、6,887,450号中分别提出经官能化处理的碳 纳米管，及将碳纳米管官能化的方法，借以改善碳纳米管与有机的基体原 料间的兼容性与吸附性。虽然目前已有数种官能化的碳纳米管被制造出， 但仍未有将特定的官能化碳纳米管应用于热接口材料上的研究，或提供官 能化碳纳米管在应用上的导热数据的报告，鉴于导热效果在电子相关装置 与方法中的重要性日增，当前仍有继续开发足以提供具有高导热效果的热 接口材料的需求。10
技术实现思路
因此，本专利技术的其中 一个目的是提供一种能提升导热效果的热接口材料。于是，本专利技术热接口材料包含基质组分、及分布于该基质组分中的官 能化碳纳米管组分。该基质组分为有机硅高分子的粘滞性液体。该官能化碳纳米管组分包括多个分布于该基质组分中、并具有以下结 构式(I)的官能化碳纳米管Y陽(『)n(1)其中，n为大于l的整数；Y为纳米级中空管状碳化合物；;-o为连接在该纳米级中空管状碳化合物表面的官能团，X表示OR 或NR'R〃，且R为C「C27烷基，R'为氢或C,-C,8烷基，R〃为C「C,8垸基。本专利技术热界面材料的有益效果在于借助于将所述官能化碳纳米管混 合至该基质组分中，使该官能化碳纳米管组分与该基质组分间具有优选的 界面吸附力，且所述官能化碳纳米管间因官能团接枝使彼此间有优选的吸 附力，并能增进彼此间的接触性，终能使利用该官能化碳纳米管组分所调 配出的热界面材料表现出优选的导热效果。本专利技术的另一个目的，是在提供一种具有优选导热效果的热接口材料 的制造方法。于是，本专利技术热接口材料的制造方法包含以下步骤(i) 制备官能化碳纳米管组分，取预定量的纳米级中空管状碳化合物分 别进行羧酸化、酰氯化与亲核取代反应，以制得包含多个官能化碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热接口材料，其包含基质组分、及分布于该基质组分中的官能化碳纳米管组分；其特征在于：　该基质组分为有机硅高分子的粘滞性液体；及　该官能化碳纳米管组分包括多个分布于该基质组分中、并具有以下结构式（Ⅰ）的官能化碳纳米管：　Ｙ －（＊－Ｏ）↓［ｎ］…………………………（Ⅰ）　其中，　ｎ为大于１的整数；　Ｙ为纳米级中空管状碳化合物；　为连接在该纳米级中空管状碳化合物表面的官能团，Ｘ表示ＯＲ或ＮＲ′Ｒ″，且Ｒ为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［２７］烷基，Ｒ′ 为氢或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１８］烷基，Ｒ″为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１８］烷基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏峻苇，
申请(专利权)人：苏峻苇，
类型：发明
国别省市：71